JPH11199935A

JPH11199935A - 低鉄損方向性電磁鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JPH11199935A
Application number: JP10003391A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Hirose; 智行広瀬; Tetsuya Oishi; 哲也大石
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な深さの線状または点線状溝を形成し、
均一な磁気特性を有する低鉄損電磁鋼帯の製造方法を提
供することを目的とする。【解決手段】 2.0 〜4.0wt ％Siを含有する方向性電磁
鋼帯表面に、エッチングマスクを選択的に形成させたの
ち、電解エッチング処理を行うに際し、エッチングマス
ク非形成領域の幅分布を測定し、その結果に基づき、鋼
帯と電極間に電解液を噴出させる。噴出流量を鋼帯幅方
向で変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器その他の電
気機器の鉄芯として用いられる低鉄損方向性電磁鋼帯の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】方向性電磁鋼板は主として変圧器の鉄芯
材料として用いられ、その磁気特性が良好であることが
要求される。とくに、変圧器の鉄芯として使用される場
合のエネルギー損失、すなわち鉄損が低いことが重要で
ある。近年、鉄損の大幅な低減を達成する手段として、
例えば、特公昭57-2252 号公報に記載された仕上焼鈍済
の鋼板表面にレーザーを照射して、人為的に磁区を細分
化する方法がある。しかしながら、この方法では、鉄損
低減に効果があるが、歪取り焼鈍によって鉄損の劣化を
きたすという欠点があり、歪取り焼鈍を必須とする巻鉄
芯用としては用いられていない。

【０００３】歪取り焼鈍が可能な電磁鋼板の製造方法と
して、例えば特公昭62-54873号公報には、仕上焼鈍済み
鋼板にレーザーや機械的手段によって局所的に絶縁被膜
を除去したのち、被膜除去部に酸洗や機械的手段で線状
の溝を局所的に形成し、溝を充填するようにリン酸系の
張力付与被膜処理を施す低鉄損一方向性電磁鋼板の製造
方法が提案されている。しかし、この方法では、常に安
定して被膜を除去することが困難なため、安定した溝の
形成ができず、とくにナイフなどの機械的手段により地
鉄に直接溝を形成する場合には溝周辺にかえりを生じる
ため占積率の低下を招くという問題がある。

【０００４】また、特公昭62-53579号公報には、仕上焼
鈍済みの鋼板に90〜220kg/mm²荷重で地鉄部分に深さ５
μm 超えの溝を形成したのち、750 ℃以上の温度で加熱
処理する低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法が提案され
ている。しかし、この方法では、一定の深さの溝を得る
ための荷重の調整が難しいという問題があった。仕上焼
鈍済み鋼板に溝を導入する場合には、溝導入により被膜
が損傷するため、絶縁被膜の再塗装を必要とする場合が
多く、占積率の低下やコスト増加を招くという問題があ
った。

【０００５】このような問題を解決する手段として、最
終冷延板に線状の溝を導入する方法、例えば特開昭63-4
2332号公報には、フォトエッチングまたはステンシルを
用いた電解エッチング法が提案されている。また、特開
平4-88121 号公報には、最終冷間圧延後、鋼板表面に連
続または非連続の線状の非塗布部領域を残存させてエッ
チングレジストを印刷により塗布し、焼付けしたのち、
エッチング処理を施して鋼板表面に線状溝を形成する低
鉄損電磁鋼板の製造方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電解エ
ッチングによって鋼板表面に形成される溝は、深さ５〜
35μｍ、幅100 〜200 μｍと非常に浅く狭いため、特開
昭63−42332 号公報、特開平４−88121 号公報に示され
た方法では、絶縁被膜の再塗装という問題はないが、エ
ッチングレジストの塗布状態、あるいは焼付け状態の微
小な差異によって鋼板幅方向のエッチングレジスト量が
変化し、幅方向で均一な溝深さが得られないという問題
が残されていた。

【０００７】本発明は、上記した問題を解決し、鋼帯幅
方向に均一な深さを有する線状または点線状の溝を形成
し、均一な磁気特性を有する低鉄損電磁鋼帯の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】まず、本発明者らが行っ
た本発明の基礎となった実験結果を説明する。Si：3.0
wt％含有する方向性珪素鋼素材を熱間圧延し、さらに冷
間圧延により板厚0.22mmの最終冷延板とした。この最終
冷延板にエッチングレジストを非塗布部が圧延方向と直
交する方向に線状に残存するように片面塗布したのち、
乾燥焼付けした。なお、エッチングマスク幅には、50〜
150 μｍのバラツキを持たせ、電解エッチング前にマス
ク幅の測定を実施した。その後、NaCl電解液中で電解エ
ッチングを施した。電解エッチングに際して、鋼帯と電
極の間に電解液を噴出させる電解液流量を10〜150m³/h
と変化させた。ついでNaOH水溶液中で、エッチングマス
クを除去し、さらに水洗、洗浄した。エッチングマスク
除去後、コイルからサンプルを採取し、溝深さを調査し
た。その中で、溝深さ20μｍであったサンプルについ
て、エッチングマスク幅と電解液流量の関係を図２に示
す。図２から、電解液流量を変化させることにより、エ
ッチングマスク幅のバラツキに関わらず、ほぼ均一の溝
深さ（20μｍ）を得ることができることがわかる。

【０００９】本発明は、上記した知見をもとに構成され
たものである。すなわち、本発明は、Si：2.0 〜4.0 wt
％を含有する方向性電磁鋼素材を熱間圧延し、ついで冷
間圧延を施したのち、鋼帯表面にエッチングマスクを選
択的に形成させてから電解エッチング処理を施して鋼帯
表面に線状または点線状の溝を形成し、しかるのちにエ
ッチングマスクを除去し、その後脱炭焼鈍、最終仕上焼
鈍を施す方向性電磁鋼帯の製造方法において、前記電解
エッチング処理を行う電解エッチング装置を鋼帯と電極
との間に電解液を噴出させる構成とし、前記電解エッチ
ング処理前に、前記鋼帯の幅方向について、表面に形成
されたエッチングマスク非形成領域の幅分布を測定し、
その測定結果に基づいて前記溝の深さが鋼帯幅方向で均
一となるように、鋼帯と電極の間に噴出させる電解液流
量を鋼帯幅方向で変化させることを特徴とする方向性電
磁鋼帯の製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明では、最終板厚に冷間圧延
された方向性電磁鋼板表面に、エッチングレジストを塗
布し、乾燥焼付けしてエッチングマスクを選択的に形成
する。本発明の方法を好適に実施できる装置列の１例を
図１に示す。図１では、鋼帯（冷延板）１の表面にグラ
ビヤオフセット印刷によるエッチングレジスト装置２に
よりエッチングレジストを塗布し、乾燥焼付け装置３で
エッチングレジストを焼付けたのち、ラジアルセル方式
の電解エッチング装置７で線状溝を導入する。ついで、
鋼帯をエッチングレジスト除去装置22に浸漬してエッチ
ングレジストを除去し、水洗槽23とリンス槽24で洗浄す
る。なお、エッチングレジストの導入、線状溝の導入に
使用する装置は、図１に示されるものに限定されるもの
ではないことは言うまでもない。

【００１１】本発明においては、エッチングレジストの
塗布は、グラビヤオフセット印刷、オフセットロールを
用いないグラビヤ印刷、平版オフセット印刷およびスク
リーン印刷等の方法を利用することができる。コイルで
の連続印刷が容易なこと、安定した印刷面が得られるこ
と、レジスト厚みのコントロールが容易なこと等からグ
ラビヤオフセット印刷がもっとも好適である。

【００１２】エッチングレジストとして使用するインキ
は、アルキド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系
樹脂のうちのいずれかの樹脂を主成分とするレジストイ
ンキが好適である。エッチングマスクを形成したのち、
エッチングを行うが、エッチングは電解エッチングとす
る。電解エッチングは、NaCl水溶液やKCl 水溶液等の電
解浴中で、電流密度１〜100 Ａ/dm²の範囲で行うのがよ
い。電流密度は低すぎるとエッチング効果が得られず、
また、高すぎるとエッチングマスクが損なわれる。電解
エッチングは、図１に示すように、鋼帯１をバックアッ
プロール８に巻掛けして、電解浴14中に浸漬し、コンダ
クタロール12と電極13の間で通電して電解エッチングす
る、ラジアルセル方式の電解エッチングとするのが好ま
しい。

【００１３】本発明では、電解エッチング処理を行う
前、すなわち、鋼帯１が電解エッチング装置７に入る前
に、エッチングレジストが塗布されていないエッチング
マスク非形成領域の鋼板長手方向の幅を測定するセンサ
ー17を幅方向に複数台設置し、鋼帯幅方向についてエッ
チングマスクが形成されていない領域の幅を測定し、こ
の非エッチングマスク領域の幅の板幅方向の分布を演算
回路18により求める。

【００１４】この結果から、鋼帯１と電極13との間に噴
出させる電解液14の流量を幅方向で変化させる。本発明
に用いる電解エッチング装置７では、鋼帯１と電極13の
間に電解液14を噴出させる構成とし、電解液の噴出のた
めのノズル15とヘッダ16を設置し、しかも鋼帯幅方向に
並列して複数台設置する。電解液噴出ノズル15には、そ
れぞれ独立あるいは同一の電解液タンク21からポンプ
Ｐ、流量調整弁20を介し、電解液が送られる。これによ
り、鋼帯幅方向に電解液の噴出流量が変更可能とされ
る。

【００１５】ヘッダ16には、それぞれ流量調整弁20が付
設され、流量調整弁20は流量調整器19からの信号により
それぞれ対応するヘッダ16の電解液流量を調整する。流
量調整器19には、それぞれ対応するセンサー17からの信
号により演算回路18で計算されたエッチングマスク非形
成領域の幅分布に基づき、流量調整弁20の開度を調整す
る信号が送られる。

【００１６】ここで、同一溝深さを得るためのエッチン
グマスク非形成領域の幅と電解液の噴出流量の関係は、
１次または２次の関数に近似され、各係数は実験的に求
められるが、エッチングマスク非形成領域の幅が狭い場
合には、電解液の噴出流量を少なくし、広い場合には多
くする制御を行う。これにより、電解エッチングに際
し、鋼帯幅方向の溝深さが均一化する。

【００１７】電解液噴出ノズルの鋼帯幅方向の設置台数
は、５台程度が好ましい。３台より少ないと、鋼帯幅方
向での溝深さの調整が難しくなる。エッチングマスク非
形成領域の幅分布を測定するセンサー17は、エッチング
マスク非形成領域幅を測定できるものであれば特に限定
しないが、なかでも静止画像を撮影し画像処理により測
定する方式を用いるのが好ましい。

【００１８】なお、センサー17の設置台数は、当然なが
ら電解液噴出ノズルの設置台数と同じとする。エッチン
グ後、鋼帯をエッチングマスク除去装置22に導きエッチ
ングマスクを除去する。エッチングマスクの除去は、鋼
帯をNaOH水溶液中に浸漬して行うのが好ましい。

【００１９】ついで、鋼帯は水洗槽23で水洗され、リン
ス槽24で洗浄されるのが好ましい。。エッチングにより
導入される線状溝は、幅：100 〜200 μm 、深さ：５〜
35μm とするのが好ましい。また、線状溝の間隔は２〜
10mmの範囲とするのが好適である。

【００２０】なお、溝の形成は、鋼板の片面だけでも十
分であるが、両面に施しても効果を有することは言うま
でもない。本発明において対象とする電磁鋼帯は、Siを
2.0 〜4.0 wt％含有する電磁鋼である。Siが2.0 wt％未
満では、鉄損が高く、また、4.0wt ％を超えると冷間圧
延が困難となるため、Si含有量を2.0 〜4.0 wt％に限定
した。その他、Ｃが0.01〜0.08wt％を含み、かつインヒ
ビターとしてMnSe、MnS 、AlN 、BN等の１種または２種
以上を少量含む組成である。なお、インヒビターとして
上記以外にSb、Sn、Cu、Bi等を含んでもよい。

【００２１】上記好適成分組成に調整されたスラブに熱
間圧延を施し、その後必要に応じ熱延板焼鈍を行ったの
ち、１回または中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延に
より最終板厚とし、ついでエッチングマスクを鋼板表面
に形成し、エッチングにより線状溝を導入する。エッチ
ング後、エッチングマスクを除去して、脱炭焼鈍を施
し、さらに焼鈍分離剤を塗布してから最終仕上焼鈍を行
う。仕上焼鈍後、焼鈍分離剤を除去し、必要に応じ上塗
りコーティング塗布を行い製品板とする。

【００２２】

【実施例】Ｃ：0.065wt ％、Si：3.0wt ％、Mn：0.070w
t ％、Se：0.020wt ％、Al：0.026wt ％、およびＮ：0.
0085wt％を含み、残部Feおよび不可避的不純物の電磁鋼
スラブを、熱間圧延し、1050℃×２min の熱延板焼鈍後
冷間圧延により、0.22mm厚の冷延板とした。この冷延板
表面に、図１に示す装置で、エッチングマスクを選択的
に形成した。エッチングレジストとして、アルキド系樹
脂を主成分とするレジストインキを用いた。なお、レジ
ストインキには少量の顔料を添加し、エッチングマスク
形成領域と非形成領域との色による選別を可能とした。
乾燥焼付け温度は200 ℃とした。なお、マスクの厚みは
１μm であった。なお、図１に示す装置では、非エッチ
ングマスク幅を測定するセンサーは鋼帯幅方向に５台等
間隔に設置した。また、電解液噴出ノズルは、センサー
と対応して鋼帯幅方向を５分割した各分割区域それぞれ
に１台設置し、電解液の噴出流量を幅方向に可変とし
た。

【００２３】鋼板表面にエッチングマスクを形成した
後、濃度300g/lNaCl水溶液（温度50℃）中で電解電流一
定とする直接通電方式による電解エッチングを施し、線
状溝を導入した。導入した線状溝は、幅：100 μm 、深
さ：20μm で、溝間隔：３mmとした。なお、電解エッチ
ングに際し用いた電気量は、300C/dm²一定とした。電解
エッチングののち、図１に示すエッチングマスク除去装
置22、水洗槽23、リンス槽24を順次通過させ、鋼板表面
のエッチングマスクを除去した。

【００２４】電解エッチング前に、エッチングマスク非
形成領域の幅を鋼帯幅方向に５台等間隔に設置したセン
サーにより測定し、エッチングマスク非形成領域の幅の
鋼帯幅方向分布を求めた。この結果から、溝深さを均一
化するため、エッチングマスク非形成領域の幅の大きい
領域では、電解液噴出流量を多くし、逆に小さい場合に
は少なくし、電解液の噴出流量の鋼帯幅方向における調
整（分割制御）を行いつつ、電解エッチング処理を行っ
た。

【００２５】このように処理したコイルについて、さら
に脱炭焼鈍後最終仕上焼鈍を行った。各製品コイルにつ
いて、磁気特性を測定した。その鉄損のばらつきを表１
に示す。なお、電解液の噴出流量を鋼帯幅方向で均一と
して電解エッチングを実施した例を比較例とした。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から、本発明例は、磁気的特性にも優
れ、そのばらつきも小さくなっている。これに対し、比
較例では、磁気的特性も劣化し、そのばらつきも大きく
なっている。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、導入する線状または点
線状溝の深さが幅方向に均一となり、磁気特性のばらつ
きが少ない低鉄損方向性電磁鋼帯を工業的に安定して製
造することができ、しかも歪取り焼鈍による鉄損の劣化
がないため、積鉄心用、巻鉄心用ともに使用できるとい
う効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に好適な装置列の１例を示す説明図であ
る。

【図２】線状溝深さ一定と（20μm ）の場合のエッチン
グマスク幅と電解液容量の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１鋼帯２エッチングレジスト塗布装置３乾燥焼付け装置６サポートロール７電解エッチング装置８バックアップロール９ゴム転写ロール 10 グラビヤロール 11 デフレクタロール 12 コンダクタロール 13 電極 14 電解浴 15 ノズル 16 ヘッダー 17 センサー 18 演算回路 19 流量調整器 20 流量調整弁 21 電解液タンク 22 エッチングレジスト除去装置 23 水洗槽 24 リンス槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 Si：2.0 〜4.0 wt％を含有する方向性電
磁鋼素材を熱間圧延し、ついで冷間圧延を施したのち、
鋼帯表面にエッチングマスクを選択的に形成させてから
電解エッチング処理を施して鋼帯表面に線状または点線
状の溝を形成し、しかるのちにエッチングマスクを除去
し、その後脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍を施す方向性電磁鋼
帯の製造方法において、前記電解エッチング処理を行う
電解エッチング装置を鋼帯と電極との間に電解液を噴出
させる構成とし、前記電解エッチング処理前に、前記鋼帯の幅方向につい
て、表面に形成されたエッチングマスク非形成領域の幅
分布を測定し、その測定結果に基づいて前記溝の深さが
鋼帯幅方向で均一となるように、鋼帯と電極の間に噴出
させる電解液流量を鋼帯幅方向で変化させることを特徴
とする方向性電磁鋼帯の製造方法。